(57)【要約】【課題】  不揮発性半導体記憶装置において、高温雰囲気中において薄いゲート酸化膜中の欠陥の増大を防止し、書き換え寿命の温度による加速性を低減すること。【解決手段】  不揮発性半導体記憶装置の高電圧発生回路を、高電圧発生回路が出力する電圧をフィードバックして負の温度特性を持つ電圧源の電圧と比較して、その結果で高電圧発生回路の昇圧の発振周波数を制御する構成とした。【選択図】  図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の不揮発性メモリセルと、
クロック信号に従って、入力電圧に基づいて複数のキャパシタを充電させて、前記入力電圧よりも高い出力電圧を生成するチャージポンプ型昇圧回路と、
負の温度特性を持つ電圧を出力する基準電圧源と、
前記出力電圧を抵抗により分圧する分圧器と、
前記分圧器の出力と前記基準電圧源の出力とを比較する比較器と、
前記比較器の出力に基づいて、前記クロック信号の周波数を可変して出力する発振回路と、
を有する不揮発性半導体記憶装置。
【請求項２】
複数の不揮発性メモリセルと、
クロック信号に従って、入力電圧に基づいて複数のキャパシタを充電させて、前記入力電圧よりも高い出力電圧を生成するチャージポンプ型昇圧回路と、
一定の電圧を出力する基準電圧源と、
前記出力電圧を抵抗と飽和結線されたトランジスタにより分圧する分圧器と、
前記分圧器の出力と前記基準電圧源の出力とを比較する比較器と、
前記比較器の出力に基づいて、前記クロック信号の周波数を可変して出力する発振回路と、
を有する不揮発性半導体記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇圧回路からの電圧によって書き込み及び消去される不揮発性メモリセルを備えた不揮発性半導体記憶装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
不揮発性半導体記憶装置の一例として、極薄いゲート酸化膜を通して浮遊ゲートに電荷を充電放電する浮遊ゲート型不揮発性半導体記憶装置がある。
【０００３】
この浮遊ゲート型不揮発性メモリは図３に示すように、薄いゲート酸化膜310をゲート酸化膜の一部または全てとする浮遊ゲート320と、浮遊ゲートの底部以外を覆うように形成された誘電体膜330と、誘電体膜の上部に形成されたコントロールゲート340と、極薄いゲート酸化膜の下部まで達するように形成されたドレイン高濃度不純物領域350と、他方に形成するソース高濃度不純物領域360とからなる。
【０００４】
浮遊ゲート型不揮発性メモリを消去する（エンハンス状態）には、ドレインを接地しコントロールゲートを高電圧（通常は１８Ｖ以上）とすることにより、ドレインからFN電流によりごく薄いゲート酸化膜を通して浮遊ゲートに電子を導入する。このときソースは接地もしくはハイインピーダンス状態である。これにより浮遊ゲートは負に帯電し、初期状態と比較し閾値電圧が高くなる。
【０００５】
浮遊ゲート型不揮発性メモリを書き込みする（デプレッション状態）には、ドレインを高電圧としコントロールゲートを接地することにより、消去時に導入した浮遊ゲート内の電子をFN電流によりごく薄いゲート酸化膜を通してドレインへと流す。このときソースはドレインと同電位またはハイインピーダンス状態である。これにより浮遊ゲートは正に帯電し、初期状態と比較し閾値電圧が低くなる。
【０００６】
浮遊ゲート型不揮発性メモリを読み出すには、ソースを接地し、コントロールゲートにバイアス電圧を印加し、ドレインからソースへ流れる電流量を検出することにより、書き込み状態もしくは消去状態であるかを判定する。
【０００７】
この書き込み及び消去に必要な高電圧は、安定して供給することが求められている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
一般に、浮遊ゲート型不揮発性メモリは書き込み消去を繰り返すことにより、薄いゲート酸化膜中に欠陥が生じ、書き込み消去が不能になってしまうことが知られている。特に高温雰囲気中では電子の運動エネルギーが増加し、書き込み消去がより深く行われ、薄いゲート酸化膜中の欠陥も増大する。
【特許文献１】特開２００３−２４２７９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の不揮発性メモリの高電圧発生回路は周辺温度に関係なく高電圧を発生するものであり、特に高温雰囲気中では薄いゲート酸化膜中の欠陥が増大していた。従って、書き換え可能回数が温度に対して負の勾配を持つ関係となっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の不揮発性半導体記憶装置の高電圧発生回路は、高電圧発生回路が出力する電圧をフィードバックして負の温度特性を持つ電圧源の電圧と比較して、その結果で高電圧発生回路の昇圧の発振周波数を制御する構成とした。
【００１１】
また、高電圧発生回路が出力する電圧をフィードバックする抵抗分圧回路と接地間に飽和結線したトランジスタ群を接続し、フィードバック電圧が高温になると高くなるような構成とし、そのフィードバック電圧と電圧源の電圧と比較して、その結果で高電圧発生回路の昇圧の発振周波数を制御する構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
以上のような本発明の不揮発性半導体記憶装置の高電圧発生回路によれば、高温雰囲気中の書き換え可能回数を従来に比べ増大させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の高電圧発生回路の第１の実施例を表す回路図である。直列に接続された複数のスイッチと、それぞれのスイッチの前端とCK、またはCKXに交互に接続されたキャパシタからなるチャージポンプ型昇圧回路110は、不揮発性半導体記憶装置の正電源であるVCC120と、発振回路の起動信号OSCENを入力とする発振回路130の出力であるCK、CKXを入力とし、昇圧電圧VPPを出力する。昇圧電圧VPPはメモリ回路へ供給されるとともに、VPP調整回路140へ入力される。
【００１５】
VPP調整回路はVPPと接地間に直列接続された抵抗150および160により抵抗分割され、その出力電圧Vcompと負の温度特性を持つ電圧源170の出力Vref-とが比較器180により比較される。比較の結果Vcomp > Vref-となった場合、比較器の出力と昇圧起動信号CPENとの和を発振回路の起動信号OSCENとすることにより、発振回路の出力CKおよび反転出力CKXを間引くことにより発振周波数を調整する。
【００１６】
これにより、高温時の書き込み消去電圧を下げることで極薄いゲート酸化膜にかかる書き換えストレスを適正化し、高温時の書き換え可能回数を増加させることができる。
【実施例２】
【００１７】
図２は、本発明の不揮発性半導体記憶装置の高電圧発生回路の第２の実施例を表す回路図である。第１の実施例との違いはVPP調整回路にある。一端をVPPに接続された抵抗150のもう一方には抵抗160の一端を接続し、抵抗160のもう一方の端に飽和結線したトランジスタ群220を任意の数直列に接続する。このような構成とすることで、飽和結線したトランジスタ群220の温度特性によって出力電圧Vcomp2は高温度において高くなる。
【００１８】
その出力電圧Vcomp2と温度特性のない電圧源270の出力Vrefとが比較器180により比較される。比較の結果Vcomp2 > Vrefとなった場合、比較器の出力により発振回路の出力CKおよび反転出力CKXを間引くことにより発振周波数を調整する。
【００１９】
これにより、高温時の書き込み消去電圧を下げることで実施例１に記載の効果と同様の、極薄いゲート酸化膜にかかる書き換えストレスを適正化し、高温時の書き換え可能回数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の不揮発性半導体記憶装置の高電圧発生回路の第１の実施例を表す回路図である。
【図２】本発明の不揮発性半導体記憶装置の高電圧発生回路の第２の実施例を表す回路図である。
【図３】浮遊ゲート型不揮発性メモリの構造図である。
【図４】従来の不揮発性半導体記憶装置の高電圧発生回路の回路図である。
【符号の説明】
【００２１】
４０    可変周波数発振器
１１０  チャージポンプ型昇圧回路
１３０  発振回路
１４０、２４０  VPP調整回路
１７０  負の温度特性を持つ電圧源
１８０  電圧比較器
２２０  トランジスタ群
２７０  温度特性のない電圧源
３１０  極薄いゲート酸化膜
３２０  浮遊ゲート
３３０  誘電体膜
３４０  コントロールゲート
３５０  ドレイン高濃度不純物領域
３６０  ソース高濃度不純物領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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